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중심탄소 동화회로를 가지고 있는 숙주 미생물에서, 글라이신 클리비지 시스템 전사 억제 효소 (glycine cleavage system transcriptional repressor); 파이루베이트 포메이트 라이에이즈 (pyruvate formate lyase); 및 포스포글라이서레이트 디하이드로지네이즈 (phosphoglycerate dehydrogenase)를 코딩하는 유전자가 약화 또는 결실되어 있고; 글라이신 클리비지 시스템 (glycine cleavage system) 반응에 관여하는 효소를 코당하는 유전자의 발현이 강화되어 있으며,상기 중심탄소 동화회로를 가지고 있는 숙주 미생물에 포메이트-테트라하이드로포레이트 라이게이즈 (formate-tetrahydrofolate ligase); 메테닐테트라하이드로포레이트 싸이클로하이드롤레이즈 (methenyl tetrahydrofolate cyclohydrolase); 및 메틸렌-테트라하이드로포레이트 디하이드로지네이즈 (methylene-tetrahydrofolate dehydrogenase)를 코딩하는 유전자가 도입되어 있는, 재조합 미생물
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제1항에 있어서, 상기 숙주 미생물은 에스처리키아(Escherichia) 속, 맨하이미아(Mannheimia) 속, 로도박터(Rhodobacter) 속 및 메틸로박테리엄(Methylobacterium) 속으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제1항에 있어서, 글라이신 클리비지 시스템 반응에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자의 발현은 내재적 프로모터를 강한 프로모터로 치환하여 강화시키는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제3항에 있어서, 상기 강한 프로모터는 trc promoter, tac promoter, T7 promoter, lac promoter 및 trp promoter로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제1항에 있어서, 상기 포메이트-테트라하이드로포레이트 라이게이즈 (formate-tetrahydrofolate ligase)를 코딩하는 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 표시되고, 상기 메테닐테트라하이드로포레이트 싸이클로하이드롤레이즈 (methenyl tetrahydrofolate cyclohydrolase)를 코딩하는 유전자는 서열번호 2의 염기서열로 표시되며, 상기 메틸렌-테트라하이드로포레이트 디하이드로지네이즈 (methylene-tetrahydrofolate dehydrogenase)를 코딩하는 유전자는 서열번호 3의 염기서열로 표시되는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제1항에 있어서, 상기 재조합 미생물에서 포스포에놀파이루베이트 합성효소 억제 단백질 (phosphoenolpyruvate synthetase regulatory protein); 또는 포스포리보실글라시나마이드 포밀트렌스퍼레이즈 (phosphoribosylglycinamide formyltransferase)를 코딩하는 유전자가 추가로 약화 또는 결실되어 있고, 포스포에놀파이루베이트 합성효소 (phosphoenolpyruvate synthase); 또는 H+ 트랜스로케이팅 NAD(P) 트랜스하이드로지네이즈 (H+-translocating NAD(P) transhydrogenase) 를 코딩하는 유전자의 발현이 추가로 강화되어 있으며, 상기 재조합 미생물에 개미산 탈수소화효소 (formate dehydrogenase) 및/또는 이의 변이체를 코딩하는 유전자가 추가로 도입되어 있는, 재조합 미생물
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제6항에 있어서, 포스포에놀파이루베이트 합성효소 (phosphoenolpyruvate synthase); 및 H+ 트랜스로케이팅 NAD(P) 트랜스하이드로지네이즈 (H+-translocating NAD(P) transhydrogenase)를 코딩하는 유전자의 발현은 내재적 프로모터를 강한 프로모터로 치환하여 강화시키는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제7항에 있어서, 상기 강한 프로모터는 trc promoter, tac promoter, T7 promoter, lac promoter 및 trp promoter로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제6항에 있어서, 상기 포메이트-테트라하이드로포레이트 라이게이즈(formate-tetrahydrofolate ligase), 메테닐테트라하이드로포레이트 싸이클로하이드롤레이즈(methenyl tetrahydrofolate cyclohydrolase), 메틸렌-테트라하이드로포레이트 디하이드로지네이즈(methylene-tetrahydrofolate dehydrogenase), 개미산 탈수소화효소(formate dehydrogenase), 및 개미산 탈수소화효소 변이체(formate dehydrogenase mutant)로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자는 카피 넘버 1~12를 갖는 복제원점을 포함하는 벡터에 클로닝되어 도입되는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제9항에 있어서, 상기 벡터는 카피 넘버 1~5를 갖는 복제원점을 포함하는 벡터인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제9항에 있어서, 상기 개미산 탈수소화효소(formate dehydrogenase)를 코딩하는 유전자는 서열번호 18의 염기서열로 표시되고, 개미산 탈수소화효소 변이체(formate dehydrogenase mutant)를 코딩하는 유전자는 서열번호 21의 염기서열로 표시되는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제1항에 있어서, 상기 재조합 미생물은 개미산 및 이산화탄소만을 탄소원으로 이용하여 C3 화합물 생성이 가능한 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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제12항에 있어서, 상기 C3 화합물은 피루브산인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물
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다음 단계를 포함하는 C3 화합물의 제조방법:(a) 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 재조합 미생물을 개미산 및 이산화탄소만을 탄소원으로 배양하여 C3 화합물을 생성시키는 단계; 및(b) 상기 생성된 C3 화합물을 회수하는 단계
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제14항에 있어서, 상기 재조합 미생물을 배양하는 단계에서 0
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제14항에 있어서, 상기 재조합 미생물은 31 - 33에서 배양하는 것을 특징으로 하는 C3 화합물의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 개미산은 2 - 3 g/l의 농도로 유지하고, 배양 단계에서의 pH는 6
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제14항에 있어서, 상기 재조합 미생물은 초기 교반 속도 450 - 550 rpm으로 배양을 시작하여 최종 700 - 800 rpm까지 증가시키며 배양하는 것을 특징으로 하는 C3 화합물의 제조방법
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다음 단계를 포함하는 피루브산을 중간산물로 한 유용물질의 제조방법:(a) 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 재조합 미생물을 개미산 및 이산화탄소만을 탄소원으로 배양하여 피루브산을 중간산물로 한 유용물질을 생성시키는 단계; 및(b) 상기 생성된 유용물질을 회수하는 단계
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제19항에 있어서, 상기 유용물질은 부탄올, 이소부탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 노난올, 데칸올, tert-부탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, 2-메틸-2-부탄올이소부탄올, 퓨트레신, L-오르니틴, 아르기닌, 다핵방향족 탄화수소(PHA), 폴리락테이트, 폴리락테이트-co-글라이콜레이트, 폴리아이소발러레이트, 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 4-하이드록시부티레이트, 바이오디젤, 가솔린, 올레핀, 5-아미노발러릭산, 감마이미노부티릭산, 3-하이드록스피로피오닉산, 3-아미노프로피오닉산, 아크릴산, 1,3-디아미노프로판, 카프로락탐, 쓰레오닌, 발린, 이소류신, 푸마르산, 말릭산, 숙신산, 세라마이드, 아스타잔틴, 실리빈, 라이코펜, 루테인 및 레티놀로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유용물질의 제조방법
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